바이러스

[ Virus ]

바이러스는 DNA나 RNA를 유전체(genome)로 가지고 있으며, 단백질로 둘러 싸여 있는 구조를 가지고 있다. 바이러스는 혼자서 증식이 불가능하여 숙주 세포(host cell)내에서 복제를 하며, 세포 간에 감염(infection)을 통해서 증식한다. 동물, 식물, 박테리아 등 거의 모든 생명체에는 각각 감염되는 바이러스가 존재하며, AIDS나 독감과 같은 다양한 질환의 원인이 되기도 한다.

19세기말에 미생물에 의해서 전염병이 일어난다는 것이 알려졌다. 이들 미생물은 현미경에 의해서 관찰이 되고, 배양이 가능하며, 필터(filter)에 의해서 걸러진다고 알려져 있었다. 그러던 중, 질환을 일으키는 몇 개의 미생물이 걸러진 후에도 필터를 통과한 물질이 질환을 일으킨다는 것이 밝혀졌다. 1892년에 드미트리 이바노프스키(Dmitri Iwanowski)가 담배의 잎 색깔을 변형시키는 병원체가 필터를 통과한다는 것을 발견했고, 1908년에 뢰플러(Loeffler)와 프로쉬(Frosch)는 구제역 바이러스(Foot and Mouth Disease Virus)를 이용하여 유사한 결론을 얻었다.

1908년에 엘러만(Ellerman)과 뱅(Bang)은 필터로 세포를 제거하고 남은 물질(cell free filtrate)이 닭에서 백혈병을 일으킬 수 있음을 보고하였고, 1911년에 라우스(Rous)는 닭에게서 고형암을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 즉 바이러스에 의해서 암이 일어날 수 있음을 발견한 것이다.

바이러스의 특징

바이러스는 일반적으로 생물과 무생물의 특성을 모두 가진 것으로 알려져 있다. 세포들은 기존의 세포에서 스스로 복제되는 데 반해서, 바이러스는 숙주에 감염이 된 후에 숙주의 복제 시스템을 활용하여 자신의 유전체를 복제하여 증식을 하게 된다. 따라서 숙주가 없는 상태에서 바이러스는 스스로 복제하지 못하고 단순히 단백질과 핵산의 덩어리인 무생물 상태로 존재하게 되는 것이다. 따라서 바이러스의 여러 단백질들은 숙주에 효율적으로 감염하고, 숙주의 시스템을 활용하는 데 최적화되도록 진화하였다 (그림1). 바이러스와 유사한 특징을 가지는 프리온(prion)은 무생물로 분류가 된다.

그림 1. 인플루엔자 바이러스의 전자현미경 사진 (출처:위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/Influenza#/media/File:EM_of_influenza_virus.jpg ). 바이러스 주변의 단백질을 이용하여 숙주세포로 감염이 되고, 내부에 유전체를 가지고 있어서 감염 되었을 때 복제에 사용 한다.

바이러스의 분류

바이러스는 여러 가지 기준으로 분류가 가능하다. 예를 들어 바이러스의 모양으로 분류하면 막대기 모양(rod shape), 구형 모양(sphere shape), 총알 모양(bullet shape) 등으로 분류가 가능하다. 필요에 따라 바이러스가 감염되는 숙주에 따라 분류를 하기도 하고, 질환에 따라서 분류를 하기도 한다. 예를 들어 간염 바이러스로 분류된 바이러스는 세분하여 A, B, C, D, E 형 등으로 나눌수 있는데, 이들 바이러스는 생물학적으로는 큰 차이가 있는 바이러스들이다.

바이러스를 분류할 때, 가장 많이 쓰는 방법은 볼티모어 분류체계(Baltimore classification scheme)로 바이러스가 가지는 유전체(genome)와 복제방식, 유전자 발현 방식에 따라 분류한 것이다 (그림 2). 볼티모어 분류체계는 바이러스의 변하지 않는 특성에 따라 바이러스를 분류한 것이지만, 분류된 클래스(class)를 통해서 바이러스에 대해서 알 수 있는 정보가 제한적이라는 단점이 있다.

그림 2. 볼티모어 분류체계에 따른 바이러스의 분류. 바이러스를 유전체 특성과 복제방식, 전령RNA를 발현하는 방식에 따라 분류한 것이다. 클래스 1과 클래스 2는 DNA 바이러스이며, 클래스 3, 4, 5는 RNA 바이러스, 클래스 6, 7은 복제과정에서 역전사효소(reverse transcriptase)를 사용한다. 전령RNA (mRNA)와 서열 순서가 같을 경우 (+), 상보적(complementary)일 때는 (-)로 표시한다. (출처: 한국분자·세포생물학회)

바이러스에 의한 질환들

바이러스는 다양한 질환의 원인이 되기도 한다. 바이러스가 일으키는 대표적인 질환은 다음과 같다.

- 인체면역결핍바이러스(HIV)- 후천성면역결핍증(AIDS)

- 인플루엔자바이러스(influenza virus) - 독감(flu)

- 간염바이러스 (Hepatitis virus) - 간염, 간암 (HBV, HCV등에 의해서)

- 인간 유두종 바이러스(Human Papillomavirus) - 자궁경부암 및 각종 종양

- 헤르페스 바이러스 (Herpesvirus) - 피부질환부터 종양까지 발생

- 에볼라 바이러스 (Ebolavirus) - 유행성 출혈열

- 메르스 바이러스 (MERS virus) - 호흡기 질환

- 로타 바이러스(Rotavirus), 노로 바이러스(Norovirus) - 식중독

- 코로나바이러스(Coronavirus) - 호흡기질환, 폐렴

- 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) - 2020년에 세계적으로 유행하고 있는 호흡기 질환, 폐렴

참고문헌

Albert Johnson et al. (2014) Molecular Biology of The Cell. 6th Edition.

Dimmock, N.J. et al (2015) Introduction to Modern Virology. 7th Edition.

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목차

바이러스의 발견

바이러스의 특징

바이러스의 분류

바이러스에 의한 질환들

관련 용어

참고문헌